[发明专利]间歇过程的受限滚动时域混杂2D跟踪控制方法

摘要

本发明涉及一种先进2D跟踪控制设计方法，特别是一种间歇过程的受限滚动时域混杂2D跟踪控制方法，包括以下步骤：步骤1、建立等价2D间歇过程的状态空间模型；步骤2、设计受限滚动时域混杂2D跟踪控制器；步骤3、根据不同阶段的性能指标，设计不同阶段的最优控制器和切换信号来获得不同阶段切换条件和运行时间；步骤4、稳定性分析，根据2D系统Lyapunov函数稳定性理论和平均驻留时间方法，得出系统稳定的条件并设计满足系统稳定的切换信号。本发明所提方法，简单易行，系统运行时间明显缩短，从而提高了生产效率，且具有实时更新，跟踪快，控制性能好的特点。

主权项

1.间歇过程的受限滚动时域混杂2D跟踪控制方法，其特征在于：包括以下具体步骤：步骤1、建立等价2D间歇过程的状态空间模型：1.1在间歇过程的第i个阶段输入输出的相关模型如下：Fi(z‑1)yi(t,k)＝Hi(z‑1)ui(t,k)    (1)其中，yi(t,k)和ui(t,k)分别是输入输出模型的输出和输入变量，Fi(z‑1)和Hi(z‑1)分别是yi(t,k)和ui(t,k)系数多项式，并且存在以下等式：Fi(z‑1)＝1+f1iz‑1+f2iz‑2+…+fniz‑n    (2)Hi(z‑1)＝h1iz‑1+h2iz‑2+…+hmiz‑m    (3)其中，fli,hsi(l＝1，...，n,s＝1，...，m)是相应的系数，z‑1为后移算子，m,n是输入输出模型阶次；1.2引入非最小状态空间变量：xmi(t,k)T＝[yi(t,k)T,yi(t‑1,k)T,L,yi(t‑n+1,k)T,ui(t‑1,k)T,ui(t‑2,k)T,…,ui(t‑m+1,k)T]    (4)结合(2)‑(4)，则上述输入输出模型(1)转变成状态空间模型：xoi(t+1,k)＝Aoixoi(t,k)+Boiui(t,k)    (5)yi(t+1,k)＝Coixoi(t+1,k)    (6)其中，xoi(t+1,k),yi(t+1,k)分别是第t+1时刻的状态变量值和输出变量值，ui(t,k)为第k时刻的输入增量变量值，yi(t‑l,k),ui(t‑s,k)(l＝0，1，...，n‑1,s＝0，1，...，m‑1)分别为第t‑i时刻的输出变量增量和输入变量增量值，Aoi，Boi，Coi分别为对应的状态矩阵，输入矩阵和输出矩阵，T为取转置符号，并且：Boi＝[h1i 0 … 0 Ii 0 … 0 0]T，Coi＝[Ii 0 0 … 0 0 0 0]；其中Ii是单位矩阵；步骤2、设计受限滚动时域混杂2D跟踪控制器；步骤3、根据不同阶段的性能指标，设计不同阶段的最优控制器和切换信号σ(t,k)来获得不同阶段切换条件和运行时间；步骤4、稳定性分析，根据2D系统Lyapunov函数稳定性理论和平均驻留时间方法，得出系统稳定的条件并设计满足系统稳定的切换信号。